Вакуумный радиатор. Сущая правда и беспардонная ложь.

Возьмите обычный радиатор отопления, вставьте в нижний патрубок трубу, проходящую через весь радиатор, заполните емкость радиатора небольшим количеством раствора литиево-бромидной соли или этанола и откачайте воздух, чтобы снизить давление внутри. Вы получили так называемый «вакуумный радиатор», работающий по принципу «тепловой трубки», о котором так много споров в интернете.

По трубе, вставленной в радиатор, протекает горячий теплоноситель. Рабочая жидкость радиатора, соприкасаясь с внешней поверхностью трубы, быстро испаряется и ее пары конденсируются на внутренней поверхности ребер радиатора. Происходит быстрый перенос тепловой энергии от трубы с теплоносителем на внутреннюю поверхность радиатора.

Благодаря сниженному давлению рабочая жидкость испаряется при низких температурах. На внутренней стенке радиатора пар конденсируется и стекает вниз, чтобы вновь соприкоснуться с трубой с теплоносителем.

Тепловой поток через стальную стенку трубы прямо пропорционален разности температур между внутренней поверхностью ее стенки и наружной. При постоянном охлаждении наружной стенки рабочей жидкостью тепловой поток значительно выше, нежели в случае ее соприкосновения с воздухом.

Испарение жидкости приводит к поглощению большого количества тепловой энергии с поверхности трубы. Этим объясняется, казалось бы, парадоксальный факт: высокая теплоотдача трубы с теплоносителем при ее малой площади поверхности.

Анализируя вышесказанное, можно с уверенностью утверждать, что малейшая трещина в корпусе радиатора, нарушение целостности приведет к восстановлению атмосферного давления внутри. Результат — точка кипения рабочей жидкости повысится и образование пара также прекратится или будет незначительным.

Реклама настойчиво утверждает, что применение этого чудо-радиатора дает экономию и повышает эффективность работы любой системы отопления. Утверждение более чем спорно, и вот почему:

Теплоотдача. Начнем с того, что представленные некоторыми изготовителями сертификаты соответствия не подтверждают пункт 5.4 ГОСТа 31311-2005, который гласит: «Отклонения значения номинального теплового потока отопительного прибора от заявленного изготовителем должны быть в пределах от минус 4% до плюс 5%.»

Оно и понятно, поскольку этот параметр вакуумного радиатора весьма нестабилен. Вот что говорит, например, Википедия по запросу «Тепловая трубка»:

. имеют узкий эффективный диапазон использования. При превышении расчетной температуры вся охлаждающая жидкость может перейти в пар, что приведет к катастрофическому снижению теплопроводности трубки (до 1/80). И наоборот, при недостаточной температуре жидкость плохо испаряется.

Поиск в интернете каких-нибудь протоколов испытаний вакуумного радиатора с целью определения его теплоотдачи почти ни к чему не привел, если не считать этот документ, диаграмму из которого привожу на рисунке (для увеличения щелкнуть по картинке). (Копия)

Как видим, теплоотдача радиатора очень сильно зависит и от температуры теплоносителя, и от его расхода, то бишь, скорости прохождения воды по трубе. Объясняется это так:

Резкие увеличения и снижения теплоотдачи связанны с фазовым переходом, соответствующим интенсивной конденсации и испарению литиево-бромидной смеси внутри радиатора.

Так это или не так, но с такими непредсказуемыми характеристиками не совсем просто организовать применение какой-то автоматики. Совершенно очевидно при такой нестабильности, что даже разные экземпляры радиаторов будут иметь разные характеристики.

Быстрое время прогрева поверхности радиатора, о котором постоянно вещает реклама, делая из этого чуть ли не основной аргумент в пользу эффективности, на самом деле мало на что влияет. Теплотехническая схема дома — это не только радиаторы отопления. Это еще стены, это перекрытия, это и мебель, наконец, и все это являет собой некую массу, обладающую значительной теплоемкостью.

Чтобы поднять температуру воздуха в доме даже на один градус, надо прогреть не только воздух, надо прогреть и всю эту массу. Нагретый радиатором воздух не изолирован от общей массы и отдает ей тепловую энергию. И это не может случиться одномоментно, так не бывает. Поэтому от того, с какой скоростью прогреется радиатор после включения (через секунду или в течение пары минут), практически ничего не зависит.

Небольшое количество теплоносителя. Не забывает реклама акцентировать внимание и на этом аргументе. Но и это при внимательном рассмотрении опять же не аргумент в пользу вакуумника.

Если речь о дачном доме, где хозяева вынуждены применять в качестве теплоносителя покупные незамерзающие жидкости, то надо просто сравнить сумму, затраченную на теплоноситель, с суммой, затраченной на радиаторы, каждая секция которых продается по баснословным ценам. В большинстве случаев выгоднее купить незамерзайку.

В частном доме с постоянным проживанием, как правило, в качестве теплоносителя применяется обыкновенная вода. По определению говорить о какой-то экономии нет смысла — воды в колодцах, реках и ручьях немеряно и бесплатно.

Оппоненты обычно здесь утверждают, что малый объем теплоносителя прогреется быстрее, чем большой. Очевидно, имеется ввиду дача, где хозяева появляются наездами. Приехал, включил, и сразу комфорт. Не бывает сразу. Во-первых, сначала нужно прогреть теплоноситель. Во-вторых, после прогрева теплоносителя необходимо прогреть не только воздух, но и массив стен и перекрытий, и только тогда можно рассчитывать на комфорт. Обычные радиаторы сделают эту работу с той же эффективностью.

О чем еще вещает реклама? На большинстве ресурсов говорят об экономии в 2 раза, а наиболее рьяные обещают и 4. Это уже беспардонная ложь. Доказывать тут ничего не требуется, если вспомнить о законе сохранения энергии и о том, что теплопотери должны восполняться в полном объеме. Радиатор не вырабатывает никакой энергии, он только транслирует ее. А остальные аргументы, о которых говорилось выше, никакой экономии не создают.

Кроме всего прочего, в частном доме с его системой отопления следует более серьезно рассмотреть вопрос о естественной циркуляции, если таковая предусматривается. Движение теплоносителя в такой системе очень медленное, обусловленное только гравитационным напором. (Это обстоятельство уже само по себе является серьезным препятствием в работе вакуумного радиатора.) И напор этот будет ниже, чем с обычными радиаторами.

Причина проста. Вот схема с обычными радиаторами. Напор зависит от величины H, определяющей расстояние от середины радиатора до середины котла. Если судить более строго, то это расстояние между расположением воды с одинаковой температурой в котле и радиаторе. Чем больше это расстояние, тем выше гравитационный напор. Подробнее.

А вот схема с вакуумным радиатором. Совершенно очевидно, что расстояние H здесь меньше. Следовательно, и гравитационный напор ниже. Как результат, эффективность работы системы в целом снижается.

Напоследок можно привести пару практических применений вакуумного радиатора от пользователей, а не от торгашей. Примеры взяты отсюда.

dahnik:
Ну вот, купил один 8-ми секционный на пробу. Увы передача тепла не 1 к 1, а где то процентов 70 (то есть труба значительно теплее самого радиатора), или мне не повезло и китайцы там чего то не доложили в плане бром-лития, или это очередной развод. А может и всё вместе. Кроме того слышно постоянное потрескивание, хотя продавец уверял, что трещали только батареи старой конструкции на каком то сухом порошке.

Suneco:
Здравствуйте Всем! Купил себе вакуумный радиатор на 8 секций и провел эксперимент. Для начала 8 секционный алюминиевый радиатор залил водой, вкрутил в него электрический тэн 1,6 кВт с термо-реле который выставил на 80 градусов и подключил через прибор замеряющий время работы и затраченную энергию. Установил в душевой кабинке с термометром и включил электротэн на час, затем повторил все с вакуумным радиатором.

Итог:

Алюм. рад.	Вак. рад
затраченная электроэнергия	782 вт	356 вт
начальная температура в кабине	24°С	25°С
конечная температура в кабине	40°С	32°С

Разница температур: 16° при 782 вт и 7° при 356 вт
Вывод: физику не обманешь. Поставь на вакуумный радиатор теплосьемники, как на алюм. рад. получим равные рузультаты.

Второй пример весьма примечателен. Вакуумный радиатор за час работы затратил в два раза меньше электроэнергии, чем обычный. Но и нагрел помещение в два раза меньше, хотя реле было выставлено также на 80 градусов! В чем дело? В плохой теплоотдаче. И чтобы получить такую же теплоотдачу, как в случае с алюминиевым радиатором, нужно ставить два вакуумных.

Как видим, экономии, как таковой, нет вообще. Мало того, покупая вакуумный радиатор по завышенным ценам, несем неоправданные расходы.

Вакуумные радиаторы: принцип работы, как установить своими руками

Вакуумные приборы отопления – относительно новое изобретение. По заверениям производителей, это чудо техники способно значительно уменьшить расходы. Насколько эти утверждения соответствуют реальности, пока не совсем понятно. Но есть несколько моментов, в которых вакуумный радиатор действительно выгодно отличается от привычных отопительных приборов. Это безопасность использования, простота монтажа и привлекательный внешний вид. Одновременно с этим применение вакуумных приборов имеет некоторые ограничения, связанные с характеристиками системы отопления.

Принцип работы вакуумного отопления

Чтобы понять принцип работы вакуумного радиатора, придется вспомнить школьный курс физики: при низком давлении кипение происходит при более низкой температуре. Например, на высоте 4000 метров, где воздух разрежен, вода кипит уже при 85 °С, т. е. картошку варить придется несколько часов. Это свойство жидкостей закипать быстрее при пониженном давлении и заложено в основу действия вакуумной батареи.

Прибор отопления состоит из целого набора трубок: две горизонтальные и несколько вертикальных, соединяющих верхнюю и нижнюю части. Верхняя труба заглушена с обеих сторон, а на концах нижней есть специальные патрубки для подключения к системе отопления. Труба с теплоносителем проходит сквозь нижнюю часть радиатора. Все внутреннее пространство прибора герметично закрыто и заполнено небольшим количеством специальной жидкости. В нем создано пониженное давление (не вакуум, но близко к нему). В качестве жидкости (вторичного теплоносителя) используют литиево-бромидный раствор или этанол (спирт). В каждой секции вакуумного радиатора содержится около 50 мл теплоносителя.

В условиях пониженного давления рабочая жидкость закипает при температуре 30-35 °С. Ее пары поднимаются по вертикальным трубкам, постепенно остывая и конденсируясь на внутренней поверхности стенок. Затем вторичный теплоноситель стекает вниз и снова начинает нагреваться. В процессе конденсации наполнителя от соприкосновения с более холодной поверхностью труб тепло передается на металл, а затем рассеивается в воздухе, обогревая помещение.

При нагревании вторичного теплоносителя жидкость очень быстро закипает, пары поднимаются вверх и конденсируются на стенках

Наглядно о работе вакуумной батареи:

Плюсы и минусы вакуумных радиаторов отопления

Производители вакуумных радиаторов утверждают, что их продукция способна значительно снизить расходы на отопление, не ухудшив при этом уровень обогрева. В условиях растущих цен на энергоресурсы и, соответственно, повышающихся сумм в квитанциях ЖКХ, это довольно сильный аргумент. Действительно, небольшое количество вторичного теплоносителя при пониженном давлении довольно быстро нагревается и закипает, но нагрев помещения зависит не только и не столько от этого факта.

Одно из преимуществ вакуумного радиатора – для прогрева ему хватает 10-15 л теплоносителя. Для автономной системы отопления это может иметь значение и даст реальную экономию. Котел не должен работать постоянно, набранной температуры хватит на период, зависящий от характеристик системы и обогреваемой площади. За счет периодического отключения котла энергии на разогрев уйдет меньше.

Количество тепла зависит только от возможностей системы отопления. Обогрев дома включает в себя прогрев воздуха, стен, перекрытий, мебели и других предметов в помещении. Этот процесс не может быть мгновенным. Скорость набора тепла в комнате останется прежней, так как вся обстановка остается без изменений. То есть, скорость прогрева самого радиатора мало влияет на обогрев помещения.

Если уменьшить температуру основного теплоносителя, придется увеличивать количество радиаторов

Самое «больное» место вакуумного прибора — узкий диапазон использования. При слишком низкой температуре первичного теплоносителя жидкость не будет испаряться, при слишком высокой – не успеет сконденсироваться. То есть, температурное колебание в системе подачи тепла негативно скажется на работе прибора. А такие колебания зависят не только от температуры воды в системе, но и от скорости ее прохождения по трубам.

Вакуумное отопление может иметь преимущества в автономной отопительной системе, например, в частном доме или на даче, где мощность котла довольно низкая. Еще один вариант практичного использования вакуумного радиатора – временный обогрев. Небольшой домик на дачном участке, который посещают время от времени, проще и быстрее прогреть именно таким прибором.

Несомненные плюсы вакуумного прибора:

• отсутствие внутренней коррозии (при условии хорошего качества герметизации);
• нет угрозы засоров и заиливания, в радиаторе циркулирует только вторичный теплоноситель, несвязанный с основной системой;
• не образуются воздушные пробки;
• низкие расходы на установку радиатора;
• не нужен насос большой мощности, так как принцип работы батареи не требует прокачки первичной рабочей жидкости по всем секциям прибора;
• безопасность (даже при разгерметизации масштабного потопа не будет);
• долговечность за счет качественных материалов.

Еще одно бесспорное достоинство вакуумного радиатора – возможность работать от разных источников тепла. Прибор можно встроить в автономную отопительную систему с газовым котлом, солнечными батареями, электрическими источниками и даже с печным отоплением. В централизованной системе тоже можно использовать вакуумный радиатор, но не стоит надеяться на чудо экономии.

Вакуумный радиатор хорошо впишется в большинство стилей оформления благодаря своему эстетичному внешнему виду

Виды вакуумных радиаторов отопления

Основные разновидности вакуумных приборов:

• электрические;
• панельные (привычные настенные приборы);
• вакуумные регистры.

Основное отличие вакуумных электрических радиаторов от обычных только в источнике нагрева. В одних моделях в качестве теплоносителя выступает вода из системы отопления, в других – электрические ТЭНы, встроенные в нижнюю часть прибора. В первом случае нагрев происходит за счет воды, в другом в тепло преобразовывается электроэнергия.

Мощность ТЭНов составляет примерно 50 Вт на каждую секцию радиатора. Сам нагреватель погружен в воду или масло. Именно эти жидкости выступают в роли первичного теплоносителя. Также электрические модели могут быть мобильными, т. е. их можно установить в любом месте и подключить к розетке. Проточные приборы устанавливают только стационарно и подключают к системе отопления.

Так называемые вакуумные регистры представляют собой трубы различного профиля, подключаемые как к центральной, так и к автономной системе. Вакуумные регистры применяют в системе отопления производственных и складских помещениях.

Длина одного сегмента может достигать 4 м

Как выбрать вакуумные батареи отопления

Самый первый шаг – проверка торговой сети и всех необходимых сертификатов качества. Отзывы о магазинах легко найти в Интернете, там же есть и образцы сертификатов. Если в магазине не окажется никаких документов, не стоит совершать покупку.

Затем следует выяснить температурный режим прибора. Если в инструкции указаны 110-120 °С, то при установке радиатора в квартире с центральным отоплением о заявленной производительности можно забыть. Согласно нормативам температура теплоносителя для жилых помещений достигает 90 °С, а для эффективной работы литиево-бромидной жидкости нужен диапазон 40-60 °С. Именно при таких условиях она достигает стадии тумана, что обеспечивает максимальную теплопередачу.

Что нужно проверить во время покупки:

1. Наличие и количество рабочей жидкости. Для этого следует немного покачать радиатор из стороны в сторону. Должен раздаваться небольшой шелест. Если слышен отчетливый плеск, то жидкости слишком много. Если нет никаких звуков, радиатор может оказаться пустым.
2. Осмотреть все соединения и внешнее покрытие. Сварные швы должны быть ровными и аккуратными, а покрытие без дефектов и натеков – это признаки заводского изготовления.

Высокая цена приборов толкает недобросовестных продавцов на махинации с низкокачественным товаром. Сертификаты и другие документы тоже не сложно подделать. Порой разобраться самостоятельно в этом невозможно. Чтобы не потерять деньги, желательно совершать выбор вместе с мастером, разбирающимся в данном вопросе.

От габаритов и числа секций зависит цена вакуумного радиатора.

Как установить вакуумные батареи своими руками

Для изготовления вакуумных батарей используют стальной лист толщиной 1,5 мм. Вес прибора, в зависимости от габаритов, колеблется от 13 до 22 кг, т. е. поднять и установить его не так сложно, как привычные чугунные батареи.

Схема подсоединения батареи к трубопроводу отопления

Монтаж радиатора зависит от системы отопления. Мобильную электрическую модель достаточно просто подключить к розетке, стационарные батареи сначала нужно закрепить в выбранном месте с учетом следующих нормативов:

• минимальное расстояние до стены 5 см;
• расстояние от пола в пределах 2-5 см от нижнего края;
• верхний край ниже подоконника примерно на 10 см.

• перед установкой радиатора следует его встряхнуть, чтобы рабочая жидкость стекла вниз и имела возможность контактировать с теплоносителем;
• стену за батареей желательно изолировать фольгой или другим материалом.

Затем в выбранных местах устанавливают кронштейны, крепят на них радиатор. К патрубкам в нижней части присоединяют трубы центрального отопления и герметизируют соединения.

Полезные советы

Лучше всего вакуумные батареи зарекомендовали себя в частных домах или сезонно используемых помещениях: на даче или в загородном доме. При выборе прибора следует учитывать метраж комнат и высоту потолков.

Производители рекомендуют устанавливать вакуумные радиаторы в централизованной системе отопления только при наличии счетчиков тепла. Это дает возможность хоть как-то регулировать температуру первичной рабочей жидкости. Идеальный диапазон 40-60 °С. При более высоких температурах (а в центральной системе они всегда намного выше) жидкость полностью испарится, перейдет в пар и не сможет циркулировать.

Заключение

Вакуумный радиатор пока не имеет большого распространения, хотя идея сама по себе очень привлекательна. Есть вероятность, что прибор способен немного усилить работу системы отопления с низкой температурой теплоносителя или в нерегулярно посещаемом доме. Быстрый нагрев помещения имеет значение только в момент включения прибора. Специалисты сомневаются в заявленной эффективности существующей конструкции, а реальных отзывов от владельцев этого чуда техники пока недостаточно.